Waarom bouwen we geen lithium-kerncentrales?

André Kesseler

2017-09-18 12:59:52

In normale kerncentrales worden uranium-235 atoomkernen beschoten met neutronen. Maar waarom gebruiken we niet het veiligere lithium-7 om elektriciteit op te wekken? 

De Vlaamse lezer Daniel Dudicque mailt: “Misschien is dit een van de meest ‘Belgische’ vragen die jullie ooit kregen, maar waarom maken we eigenlijk geen kerncentrales op basis van lithium-7 (Li-7)?”

Uranium-235

Even kort de werking van een normale kerncentrale. In de splijtstof worden uranium-235 atoomkernen beschoten met neutronen. De kernen splijten daardoor en daarbij ontstaat niet alleen veel warmte (die wordt gebruikt om stoom te maken die vervolgens turbines aandrijft om elektriciteit te produceren), maar komen ook nieuwe neutronen vrij. Die botsen weer op nieuwe uraniumkernen en zo ontstaat dus een kettingreactie.

De redenering van Daniel is als volgt: als je lithium-7 (Li-7) met een proton beschiet, dan verandert het in beryllium- 8 (Be-8), dat uiteenspat in twee kernen van helium-4 (He-4). Li-7 heeft een bindingsenergie van 5,30 megaelektronvolt (MeV) per kerndeeltje; bij He-4 bedraagt dit 7,07 MeV per kerndeeltje. Dat verschil is een forse hoeveelheid bruikbare energie.

Niet radioactief

Daniel geeft ruiterlijk toe dat daarvoor een nieuw type kerncentrale nodig is. Al was het maar omdat bij de splijting van de lithiumkernen geen protonen vrijkomen en er geen kettingreactie mogelijk is. Die protonen zouden dus door een deeltjesversneller moeten worden geproduceerd. Maar als dit lukt, heeft het wel een aantal voordelen. Daniel: “Noch Li-7, noch de protonen, noch He-4 zijn radioactief. Het enige ‘afval’ is helium, waar we heel wat mee kunnen doen. Je kunt er bovendien geen kernwapens van maken. En 93 procent van al het lithium op aarde is Li-7 en daar is, in tegenstelling tot uranium-235, vrij gemakkelijk aan te komen.”

Helaas pindakaas

Als een lithium-7-reactor echt zo ideaal was, dan zouden er – zoals Daniel in zijn mail ook opmerkt – allang een heleboel van gebouwd zijn. Maar er is een goede reden waarom dat niet geval is. Jan Leen Kloosterman is hoogleraar kernreactorkunde aan de TU Delft. Hij zegt: “De kans dat een Li-7 atoomkern een proton absorbeert, is heel erg klein, en voor protonen met een energie kleiner dan 10 MeV zelfs verwaarloosbaar.”

Dat komt onder andere doordat protonen positief geladen zijn en dus door de eveneens positief geladen atoomkern worden afgestoten. Je zult dus met heel veel protonen met hoge energie moeten schieten voordat er eentje wordt geabsorbeerd en het Li-7-atoom via de tussenstap van Be-8 vervalt naar twee alfadeeltjes. “ Hierbij komt weliswaar energie vrij, maar dat weegt bij lange na niet op tegen de totale energie die je erin hebt moeten steken.” Een goed idee dus. Alleen jammer dat het er niet in zit.

Ook een vraag voor de rubriek ‘KIJK antwoordt’? Mail hem naar info@kijkmagazine.nl! Deze vraag kon je vinden in KIJK 7/2017.

Lees ook:

KIJK 9.2017Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!










Meer KIJK antwoordt

tijdelijk Gratis verzending

We begrijpen dat je niet staat te springen om nu naar de supermarkt te gaan om een exemplaar van KIJK uit de schappen te grissen. Bestel onze edities online en met kortingscode GRATIS betaal je géén verzendkosten.